2022年，一款名为《刀剑神域》的虚拟现实MMORPG游戏风靡全球。玩家通过神经连接设备"NERvGear"进入游戏世界，却意外发现无法登出。游戏设计师茅场晶彦宣布：唯有通关100层的浮游城堡艾恩葛朗特才能重获自由，而在游戏中死亡将导致现实中的脑死亡。主角桐人（桐谷和人）作为内测玩家，决心独自突破这个死亡游戏。在冒险中，他结识了细剑使亚丝娜（结城明日奈）等伙伴，两人逐渐产生感情。随着玩家们不断攻略楼层，桐人发现了茅场晶彦隐藏在游戏背后的真实目的。最终桐人击败了茅场晶彦，解放了被困的玩家，但这场生死游戏已夺走了数千人的生命。